用Voronoi图进行新型自然邻居插值的几何学方法与特性

新的基于Voronoi图的NaturalNeighbour插值是自然单元法的数学基础,也是一种新型的几何插值方法,具有与其他传统常用插值不同的构造方法,并表现出一定的优越性。本文介绍了基于NaturalNeighbour关系的Sibson插值和non-Sibsonian插值,并与有限元法和无单元法所用的插值方法,就离散插值方案和网格总体特性、形函数支撑域、本征边界条件、空间维数扩展与计算工作量等诸问题进行了比较分析。

基于刚(粘)塑性流动理论的自然单元法研究

将自然单元法与刚(粘)塑性流动理论相结合,对自然单元法在金属塑性成形过程数值模拟中的应用进行了研究。采用基于Voronoi图和Delaunay三角化结构的Non-Sibsonian插值方法构造近似速度场向量,实现无网格方法中速度边界条件的直接精确施加,提出了基于刚(粘)塑性流动理论的无网格自然单元法。运用不完全广义变分原理,采用罚函数法实现体积不变条件,推导出基于刚(粘)塑性流动理论的无网格自然单元法的离散控制方程,并给出了基于刚(粘)塑性流动理论的自然单元法及其关键算法,拓展了自然单元法的应用范围。典型算例的数值计算结果表明了该方法的可行性和有效性。

C^1自然邻近迦辽金法在偶应力理论中的应用

以non-Sibsonian插值函数作为三次单纯形Bernstein-Bézier的基坐标,构建了C1自然邻近插值函数,该函数具有二次完备性以及对结点函数值和梯度值的插值特性等性质.将C1插值函数应用于Toupin-Mindlin偶应力弹性理论,由于C1形函数的插值特性,偶应力理论迦辽金法可以直接施加本质边界条件,克服了其它无网格法施加本质边界条件的困难.具体算例包括单剪问题和中心圆孔无限大板单轴拉伸问题,数值解与理论解吻合得较好,表明C1自然邻近迦辽金法能够用来分析偶应力理论问题.

应变梯度弹性理论C^1自然邻近迦辽金法

应变梯度弹性理论的控制方程是位移场的四阶偏微分方程,Galerkin离散要求形函数C1连续。将non-Sibsonian插值函数作为三次单纯形Bernstein-Bézier多项式的基坐标,构建了C1自然邻近插值函数。由于C1形函数对结点函数值和梯度值的插值特性,本质边界条件可以直接施加。具体算例包括双材料系统的边界层分析和中心圆孔无限大板承受双轴拉伸时位移和应力分布的分析,数值解与理论解吻合得较好,表明C1自然邻近迦辽金法能够用来分析应变梯度弹性理论问题。